年产600吨无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯的工艺设计,-

1、 北京化工大学北方学院化工与材料工程学院年产600吨无毒增塑剂乙酰柠檬酸三丁酯的 工艺设计 答 辩 人： 班 级： 学 号： 指导教师：主要内容简介工艺流程物料衡算能量衡算设备 的计算与选型结论ATBCATBC的性质ATBC的用途乙酰柠檬酸三丁酯的简介乙酰柠檬酸三丁酯，化学名2-乙酰基-丙烷-1，2，3-三羟酸丁酯(Acetyl tributyl citrate)，国内简称ATBC，这是无色无味油状液体，无毒，溶于许多有机溶剂，不溶于水，高度耐水解，甚至在沸水中煮6 h只水解0.1%，分子式C20H34O8,无色无味无毒可降解，可溶于多种有机溶剂而不溶于水及不水解的特点。可作耐热耐光食品包装于

2、乳制品、饮料瓶、瓶制食品的密封圈及医疗机械、玩具等的增塑剂、聚偏二氯乙烯的稳定剂。ATBC于70年代已广泛用于医疗机械上，又如用作PVC血浆袋、输液管等，今又作缓解薄片的增塑剂。同时可为生物可降解塑料和润滑剂。工艺流程原始数据参考文献物料衡算乙酰柠檬酸三丁酯ATBC酯化过程乙酰化过程脱醇过程脱酸过程ATBC中和过程干燥过程水洗过程物料平衡汇总表热量衡算乙酰柠檬酸三丁酯1. 酯化釜2. 脱醇塔3. 乙酰化釜4. 脱酸塔热量横算2. 脱醇釜3. 乙酰化釜4. 脱酸釜热量横算汇总表设备选型乙酰柠檬酸三丁酯每次需加入98%（质量分数）正丁醇，水和正丁醇的密度分别为和810.9 kg/m，则物料平均密度

3、可由下式求得：1/=(wi/pi) -(1843.02/813.95)5/0.85=13.35 m3 贮存基准 ： 5天 装料系数 ： 容 积 ：1m3 正丁醇原料贮罐选型 公称容积：10m3 和5m3 （各一个） 立式平底平盖正丁醇贮罐进入酯化釜总物料为，固液混合物的密度取为1000kg/m，则进入酯化釜物料的总体积为：装料系数取，则需要酯化釜的容积为规 格 ：5000L搪玻璃 K型反应罐传热面积：m213m2 酯化釜的选型所需传热面积：m2选设备规格 ：选择换热面积23m2的列管式固定管板换热器。酯化釜第一冷凝器选型 酯化釜第二冷凝器型所需传热面积： m2选设备规格 ：选择换热面积2m2的

4、列管式固定管板换热器。酯化回流罐的选型酯化液最大流量：正丁醇：水：平均密度按贮存1小时的量计，装料系数取，所需回流罐容积为公称容积：0.6m3规 格 ：无折边锥形底平盖容器系列正丁醇输送泵正丁醇输送量，输送正丁醇的体积为，10分钟将该物料送入正丁醇计量罐，流量为泵安装在厂房底层，酯化计量罐进料口在平面上方，考虑到能量损失，由文献28查得，选IS50-32-125型单级单吸离心泵。泵为动设备，需选择2台，一开一备。 脱醇塔的选型 进入脱醇塔总物料如下：合计：密度近似取为1000，装料系数取，则脱醇塔釜体积为：塔釜体积：5m3填料规格： 塔 径 ：900mm填料堆放： 所需换热面积：19.872m

5、2 设备规格：换热面积20m2的列管式固定管板换热器 脱醇塔顶冷凝器的选型脱醇塔泵的选型脱醇塔出来总物料量为，密度近似取为1000kg/m3，设20分钟输送完毕，则脱醇塔泵流量为（）（60/20）由文献28，选IS50-32-125型单级单吸离心泵。泵为动设备，需选择2台，一开一备。无折边锥形底平盖容器系列脱醇回流罐的选型 脱醇塔顶蒸出98%正丁，以储存1天的量为准，装料系数取，则所丁醇回收罐体积为体 积 ：m3公称体积：2m3立式平底平盖容器系列贮罐正丁醇回收罐的选型乙酰化釜的选型 体 积 ：0m3选择公称容积5000L搪玻璃K型反应罐进入乙酰化釜物料如下：柠檬酸：18.975kg 催化剂：

6、93.607kg TBC：98%醋酸酐：952.89kg 杂质：34.95kg 氨基磺酸：合计：为计算方便起见，物料密度取1000 kg/m3，装料系数取，则所需乙酰化釜体积为 醋酸酐贮罐的选型进入醋酸酐贮罐的醋酸酐质量分数为98%，则醋酸酐的平均密度：-= 1082.3 kg/m以贮存5天的量为准，装料系数取，则所需醋酸酐体积为0.8)体 积 ：m3公称体积：6m3立式平底平盖容器系列吕制贮罐醋酸酐泵的选型醋酸酐在20分钟内输送完毕，则醋酸酐流量为(952.89/1082.3)由文献28，选F2516型耐腐蚀型离心泵。泵为动设备，需选择2台，一开一备。脱酸塔的选型 体 积 ：06m3选择公称

7、容积5000L搪玻璃的搪玻璃蒸馏釜进入脱酸塔物料如下：柠檬酸：18.975kg 催化剂：140.467kg TBC：3.75kg 醋酸酐：423.51kg 醋酸：311.4kg ATBC：杂质：39.12kg 合计：则进塔物料平均密度为：-= 1046.85 kg/m装料系数取，所需塔釜体积脱酸冷凝器由热量衡算知，脱酸冷凝器所需换热面积。由文献28，选择换热面积12m2的不锈钢列管式固定管板换热器。脱酸回流罐脱醇回流罐仅起回流液贮存作用，选择贮罐。由文献28，选择公称容积无折边锥形底平盖容器系列。醋酸酐回收罐脱醇塔顶蒸出98%正丁醇，以储存1天的量为准，装料系数取，则所丁醇回收罐体积为由文献2

8、8，选择体积为2m3的立式平底锥盖容器系列贮罐。脱酸塔泵脱酸塔釜出料，为简化起见，物料密度取为1000 kg/m3，20分钟内将物料输送完毕，流量为由文献28，选择F2541型耐腐蚀性离心泵。泵为动设备，选用2台，一开一备。中和釜进入中和釜总物料，密度近似取1000 kg/m3，装料系数取，则所需中和釜体积为：由文献28，选用公称容积13000L搪玻璃K型反应罐系列。 中和泵脱酸塔釜出料，为简化起见，物料密度取为1000 kg/m3，20分钟内将物料输送完毕，流量为由文献28，选择F2541型耐腐蚀性离心泵。泵为动设备，选用2台，一开一备。中和静置罐所需中和静置罐体积与中和釜一样，均为，选用公

9、称容积13m3 90无折边锥形底平盖容器系列。水洗釜每次洗涤物料量为，密度取为1000kg/，装料系数取，则水洗釜体积为由文献28，选用公称容积14000L搪玻璃K型反应罐系列。水洗静置罐所需水洗静置罐体积与水洗釜一样，均为，选用公称容积14m3 90无折边锥形底平盖容器系列。水洗泵10分钟内将水洗塔釜物料输送完毕，则水洗泵流量为：选用IS5032125型单级单吸离心泵。泵为动设备，需选择2台，一开一备。干燥塔进入干燥塔物料，密度取1000kg/m3，装料系数取，则所需干燥塔塔釜体积为2084.51/(1000*0.8)=2.61 m3由文献28，选用公称容积2700L搪玻璃K型反应罐系列。干

10、燥冷凝器干燥过程放热量较少，换热面积相对较小。选择换热面积5m2的列管式固定管板换热器。成品贮罐以贮存20天的量为准，装料系数取，则成品贮罐体积为：2000/(10460.8)为使贮存方便及销售方便，由文献28，选择公称容积为10m3和15m3立式平底平盖贮罐2个。结论简述了乙酰柠檬酸三丁酯性质、用途及应用前景。在综合比较国内外乙酰柠檬酸三丁酯的各种生产方法基础上，确定了以氨基磺酸为酯化催化剂和大孔强酸性阳离子交换树脂为乙酰化催化剂的工艺流程。本设计工艺与传统生产方法相比，具有下列优点：（1）乙酰柠檬酸三丁酯的传统生产工艺是将精制的柠檬酸三丁酯作为乙酰化的原料经乙酰化反应而制得，该工艺路线采用

11、非精制的柠檬酸三丁酯作为乙酰化的原料，与传统工艺路线相比缩短了工艺路线，减少了设备投资和操作费用。（2）该工艺省去了脱醇前的碱洗、水洗等工序，减少了柠檬酸三丁酯的损失，提高了乙酰柠檬酸三丁酯的收率，降低了原料的消耗，并减少了废水的排放，降低了废水处理的难度。通过物料衡算，确定了各单元操作的进出物料量。通过热量衡算解决了加热蒸气消耗量及最大消耗量，冷却水、冷冻水用量及最大用量，并确定了各换热器的换热面积。在物料衡算和热量衡算的基础上设计了主要设备，结合所输送介质的特性确定了各设备的材质，根据各设备所储存或处理物料量，确定了各设备的型号、规格。考虑到安全生产和环境保护，对危险性较大的场所按要求采取相应防护措施，减少对人的伤害和财产损失，对于排放的废物，在经过处理后尽可能达到国家排放标准。绘制了带控制点的工艺流程图、车间布置图。毕业设计体会这次的课程设计我们付出很多，收获也很多。通过这次课程设计我们培养了严谨细致的工作态度，掌握了很多分析问题、解决问题的方